WO2016195237A1 - 증발가스 재액화 시스템 - Google Patents

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WO2016195237A1
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신현준
최동규
문영식
안수경
이준채
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대우조선해양 주식회사
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    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a system for reliquefaction of boil-off gas, and more particularly, to a system for re-liquefying boil-off gas and simultaneously compressing the boil-off gas to supply the engine to the boil-off gas as fuel.
  • Liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, LNG) is a liquefied after purifying natural gas collected from the gas field, the main component is methane, liquefied at -163 °C at atmospheric pressure.
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • the development of liquefied natural gas is actively progressing in offshore small and medium-sized gas fields, which were previously considered to be of poor marketability.
  • Liquefied natural gas is suitable for transportation because it has a volume of about 1/600 compared to gaseous state, and since natural gas easily evaporates at a temperature higher than -163 ° C, storage with a thermal insulation device for transporting liquefied natural gas Tank is required
  • the pressure inside the storage tank may increase, which may reduce the stability of the storage tank and may accelerate the generation of the boil-off gas by engaging with the storage tank flow due to the marine environment. Therefore, a facility for reliquefying the boil-off gas generated inside the storage tank is required.
  • the method for reliquefaction of the boil-off gas can be largely divided into a method of re-liquefying the boil-off gas by heat exchange with a separate refrigerant and a method of re-liquefying the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant.
  • a system employing a method of reliquefaction of boil-off gas as a refrigerant is called a Partial Re-liquefaction System (PRS).
  • PRS Partial Re-liquefaction System
  • the partial reliquefaction system includes a compressor that compresses the boil-off gas discharged from the storage tank, and the amount of boil-off gas that can be re-liquefied may be determined according to the capacity of the compressor. Therefore, according to the conventional partial reliquefaction system, it may occur that the immediate treatment of the boil-off gas is impossible due to the limitation of the compressor capacity.
  • the present invention is to provide a boil-off gas re-liquefaction system that can exhibit improved boil-off gas reliquefaction performance compared to the conventional partial re-liquefaction system.
  • a portion of the boil-off gas discharged from the storage tank (hereinafter referred to as 'a fluid').
  • An evaporative gas reliquefaction system is provided.
  • the boil-off gas reliquefaction system may further include a cold heat recovery unit that cools the d-fluid by heat-exchanging the d-fluid with the boil-off gas discharged from the storage tank.
  • the d fluid may be first cooled in the cold heat recovery unit, secondly cooled in the heat exchanger, and then expanded and reliquefied by the first expansion means.
  • the c fluid may be supplied to the second expansion means after passing through the heat exchanger, and the heat exchanger is the c fluid after passing through the second expansion means and the c fluid after passing through the second expansion means.
  • the d fluid may be heat exchanged.
  • the c fluid passing through the second expansion means and the heat exchanger may be combined with the boil-off gas discharged from the storage tank.
  • the boil-off gas reliquefaction system may further include a gas-liquid separator for separating the liquefied liquefied natural gas and the boil-off gas remaining in the gas state among the d fluids passing through the first expansion means, and the gas-liquid separator
  • the liquefied natural gas separated by is sent to the storage tank, and the boil-off gas separated by the gas-liquid separator may be combined with the boil-off gas discharged from the storage tank.
  • the remaining flows except the c fluid and the d fluid may be sent to a fuel demand destination.
  • the first compressor and the second compressor may compress the boil-off gas to 10 to 100 bar.
  • the flow rate of the boiled gas used as the refrigerant in the heat exchanger can be increased, thereby improving reliquefaction efficiency and reliquefaction amount. It can be increased further.
  • the existing redundancy compressor can be used to increase the reliquefaction efficiency and the amount of reliquefaction, it can contribute to securing the space on board and further reduce the cost of installing the compressor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a boil-off gas reliquefaction system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a boil-off gas reliquefaction system according to an embodiment of the present invention.
  • the liquefied natural gas is described as an example of the evaporated gas generated by evaporation, the present invention can also be applied to the evaporated gas generated by liquefied petroleum gas (LPG) and the like.
  • LPG liquefied petroleum gas
  • an evaporation gas reliquefaction system includes a storage tank 1 for storing liquefied natural gas, a cold heat recovery unit 10 installed downstream of the storage tank 1, and A first compressor 20 and a second compressor 22 are installed downstream of the cold heat recovery unit 10.
  • the boil-off gas discharged from the storage tank 1 is supplied to the fuel demand destination 80 through the boil-off gas supply line L1.
  • the cold heat recovery unit 10 is installed in the boil-off gas supply line L1 to recover cold heat from the boil-off gas immediately after being discharged from the storage tank 1.
  • the cold heat recovery unit 10 is supplied with the boil-off gas discharged from the storage tank 1, or the boil-off gas discharged from the storage tank 1 and the boil-off gas discharged from the gas-liquid separator 70 to be described below are joined. Receive the flow.
  • the first compressor 20 and the second compressor 22 compress the boil-off gas discharged from the cold heat recovery unit 10.
  • the first compressor 20 and the second compressor 22 may be installed in parallel, and the first compressor 20 and the second compressor 22 may be compressors having the same performance.
  • the second compressor 22 may be a compressor for satisfying a redundancy design of the first compressor 20.
  • the first compressor 20 is installed on the boil-off gas supply line L1, and the second compressor 22 is installed on the redundancy line L2.
  • the redundancy line L2 branches from the boil-off gas supply line L1 upstream of the first compressor 20 and is connected to the boil-off gas supply line L1 downstream of the first compressor 20.
  • the first compressor 20 and the second compressor 22 may respectively compress the boil-off gas to 10 to 100 bar.
  • the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment includes: a first cooler (30) installed on the boil-off gas supply line (L1) downstream of the first compressor (20); And a second cooler 32 installed on the redundancy line L2 downstream of the second compressor 22.
  • the first cooler 30 cools the boil-off gas compressed by the first compressor 20, and the second cooler 32 cools the boil-off gas compressed by the second compressor 22.
  • the first cooler 30 and the second cooler 32 may cool the boil-off gas by heat exchange with seawater, fresh water or air introduced from the outside.
  • the first compressor 20 and the second compressor 22 may each be a multistage compressor.
  • a plurality of compression cylinders may be installed in series in the first compressor 20 and the second compressor 22, respectively. Coolers are installed at the rear end of the compression cylinders, and a plurality of compression cylinders and a plurality of coolers may be alternately installed.
  • the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment includes a first expansion means (50).
  • the first expansion means 50 is installed downstream of the heat exchanger 40 to expand the boil-off gas cooled by the heat exchanger 40.
  • the boil-off gas reliquefaction system of the present embodiment may include a gas-liquid separator 70.
  • the gas-liquid separator 70 is installed downstream of the first expansion means 50 to separate the liquefied natural gas expanded by the first expansion means 50 and the evaporated gas remaining in the gas state.
  • the first expansion means 50 includes all means capable of expanding the boil-off gas, and may be, for example, a Joule-Thomson valve or an expander.
  • the first expansion means 50 and the gas-liquid separator 70 are installed in the boil-off gas return line L3.
  • the boil-off gas return line L3 branches from the boil-off gas supply line L1 downstream of the first compressor 20 and the second compressor 22 to form the cold heat recovery unit 10, the heat exchanger 40, and the first heat exchanger 40. 1 is sequentially passed through the expansion means 50 to the storage tank (1).
  • boil-off gas compressed by the first compressor 20 and the boil-off gas compressed by the second compressor 22 is joined is supplied to the cold heat recovery unit 10 along the boil-off gas return line L3.
  • the boil-off gas supplied to the cold heat recovery unit 10 along the boil-off gas return line L3 is discharged from the storage tank 1 and supplied to the cold heat recovery unit 10 along the boil-off gas supply line L1. It is cooled by heat exchange with boil-off gas.
  • the liquefied natural gas separated by the gas-liquid separator 70 is returned to the storage tank 1 along the evaporation gas return line (L3), to the gas-liquid separator 70
  • the vaporized gaseous gas separated by the gas is supplied to the cold heat recovery unit 10 along the gas mixing line L4.
  • the boil-off gas supplied to the cold heat recovery unit 10 along the gas mixing line L4 is combined with the boil-off gas discharged from the storage tank 1 and used as a refrigerant in the cold heat recovery unit 10.
  • the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment includes a heat exchanger 40 and a second expansion means 60.
  • the heat exchanger 40 is downstream of the first compressor 20 and the second compressor 22; And upstream of the first expansion means 50, further cooling the boil-off gas primarily cooled while passing through the cold heat recovery unit 10 along the boil-off gas return line L3.
  • a stream in which the boil-off gas compressed by the first compressor 20 and the boil-off gas compressed by the second compressor is combined is heat-exchanged along the recirculation line L5. It is supplied to the machine 40 and used as a refrigerant.
  • the recirculation line L5 branches from the boil-off gas supply line L1 downstream of the first compressor 20 and the second compressor 22, passes through the second expansion means 60 and the heat exchanger 40, and It is connected to the boil-off gas supply line L1 upstream of the first compressor 20 and the second compressor 22.
  • the second expansion means 60 is installed in the recirculation line L5. A part of the flow in which the boil-off gas compressed by the first compressor 20 and the boil-off gas compressed by the second compressor 22 is combined is supplied to the second expansion means 60 along the recycle line L5. The pressure is reduced by the second expansion means 60 to lower the temperature.
  • the boil-off gas whose temperature is lowered by the second expansion means 60 is supplied to the heat-exchanger 40, passes through the cold heat recovery unit 10, and then the boil-off gas heat exchanger 40 along the boil-off gas return line L3. Fluid supplied to the; And a fluid supplied to the boil-off gas heat exchanger 40 along the recycle line L5 before being supplied to the second expansion means 60. It is used as a refrigerant for cooling one or more of the heat exchange.
  • a fuel demand destination for supplying a portion of a flow in which the boil-off gas compressed by the first compressor 20 and the boil-off gas compressed by the second compressor 22 is supplied and used as fuel is used.
  • the fuel demand destination 80 may be an engine, a generator, or the like driven by boil-off gas, and in particular, the fuel demand destination 80 of the present embodiment may be an X-DF engine that uses natural gas having a pressure of about 16 bar. .
  • the first flow 100 includes a stream in which the boil-off gas discharged from the storage tank 1 or the boil-off gas separated by the gas-liquid separator 70 and the boil-off gas discharged from the storage tank 1 are joined.
  • the first stream 100 is divided into two and supplied to the first compressor 20 or the second compressor 22, and then joined again to supply the fuel demand 80.
  • a flow branched from the second stream (102) downstream of the first compressor (20) and the second compressor (22) and supplied to the cold heat recovery unit (10) is referred to as a fourth stream (106).
  • the flow supplied to the heat exchanger 40 after the fourth flow 106 passes through the cold heat recovery unit 10 is referred to as a fifth flow 108. .
  • the first flow 100 becomes the second flow 102 while passing through the cold heat recovery unit 10, and the fourth flow 106 becomes the fifth flow 108 while passing through the cold heat recovery unit 10.
  • the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment includes a plurality of valves for controlling the flow rate of the fluid in the liquid or gaseous state flowing through each line.
  • a second cooler 32 On the boil-off gas supply line L1 upstream of the first compressor 20, on the redundancy line L2 upstream of the second compressor 22, downstream of the first compressor 20 (this embodiment is the first cooler 30 ), On the boil-off gas supply line L1 downstream of the first cooler 30, downstream of the second compressor 22 (if the embodiment includes a second cooler 32) a second cooler 32.
  • the gas-liquid separator Valves may be installed on gas mixing lines L4 through which gaseous natural gas separated by 70 is supplied to the cold heat recovery unit 10. .
  • valves of the present embodiment control the flow rate of the liquid in the liquid or gaseous state according to the conditions and conditions such as the amount of the boil-off gas discharged from the storage tank 1 or the amount of boil-off gas required by the fuel demand destination 80. .
  • the boil-off gas generated inside the storage tank 1 is discharged from the storage tank 1 and supplied to the cold heat recovery unit 10.
  • the boil-off gas discharged from the storage tank 1 may be combined with the boil-off gas in the gas state separated by the gas-liquid separator 70 to form the first flow 100.
  • the cold heat recovery unit 10 serves to recover the cold heat of the first stream 100 to cool other evaporated gas.
  • the cold heat recovery unit 10 recovers the cold heat of the first stream 100 and passes the cold heat back to the cold heat recovery unit 10 of the pressurized second stream 102 while passing through the compressors 20 and 22. Transfer to the flow being supplied, ie, fourth flow 106.
  • heat exchange between the first flow 100 and the fourth flow 106 occurs, such that the first flow 100 is heated and the fourth flow 106 is cooled.
  • the first flow 100 heated by the cold heat recovery unit 10 becomes the second flow 102, and the fourth flow 106 cooled by the cold heat recovery unit 10 is the fifth flow 108. do.
  • the second stream 102 passing through the cold heat recovery unit 10 branches into two and is supplied to the first compressor 20 or the second compressor 22.
  • the pressure at which the first compressor 20 and the second compressor 22 compress the boil-off gas may vary depending on the pressure required by the fuel demand destination 80. For example, when the fuel demand source 80 is a ship propulsion engine and the required pressure of the boil-off gas is 10 to 100 bar, the first compressor 20 and the second compressor 22 respectively set the boil-off gas to 10 to 100 bar. Can be compressed.
  • the plurality of compressors 20 when the amount of cold heat required for reliquefaction changes depending on the amount of boil-off gas discharged from the storage tank 1 or the amount of boil-off gas required at the fuel demand destination 80 changes, the plurality of compressors 20 accordingly , Some of them may be activated or all may be operated.
  • the compressor 20 , 22 Open and close the valves installed upstream and downstream, so that only a part of the plurality of compressors (20, 22) is supplied with the boil-off gas.
  • the cooling heat necessary for the reliquefaction of the boil-off gas can be additionally supplied, compared to the case where only some of the compressors 20 and 22 are driven, thereby increasing the reliquefaction efficiency and the amount of reliquefaction. There is.
  • Embodiments Some of the plurality of compressors may be compressors for redundancy.
  • the present embodiment includes two compressors 20 and 22 as shown in FIG. 1, one of the two compressors may be a compressor for redundancy.
  • the redundancy compressor is a compressor installed in case the main compressor fails, but it is generally required to be installed in accordance with ship regulations. Since the redundancy compressor should be able to replace the main compressor, it is most often the same specifications as the main compressor.
  • the redundancy compressor does not operate most of the time except in the case of an emergency in which the main compressor fails, there are inefficient aspects in consideration of the installation cost of the redundancy compressor or the space of the ship occupied by the redundancy compressor.
  • the boil-off gas reliquefaction system of the present embodiment is configured as a part of a plurality of compressors as a redundant compressor, there is an advantage that a redundancy compressor, which is required to be installed in the prior art and rarely used, can be utilized.
  • the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment has the advantage that the capacity of the compressor can be reduced compared to the conventional.
  • the amount of boil-off gas generated inside the storage tank increases as the amount of liquefied natural gas inside the storage tank increases. Therefore, the storage tank is almost empty while the ship is heading to the LNG producing area, so the amount of evaporated gas is less, and the storage tank is almost full while the ship is carrying the liquid LNG from the production area and is going to the consumption area. .
  • the operating speed of the vessel increases the amount of fuel required by the engine also increases the consumption of the evaporated gas is faster, and if the operating speed of the vessel is lowered the amount of fuel required by the engine also reduces the consumption of the evaporated gas.
  • the amount of boil-off gas to be reliquefied varies depending on the amount of liquefied natural gas in the storage tank and the operating speed of the ship.
  • the boil-off gas reliquefaction system When the boil-off gas reliquefaction system is configured, the amount of boil-off gas is highest and the consumption of boil-off gas is the highest.
  • the capacity of the main compressor can be set so as to handle even the largest amount of boil-off gas to be reliquefied, and the capacity of the redundancy compressor is set according to the capacity of the main compressor.
  • the main compressor does not process all the boil-off gas, but if the amount of boil-off gas to be re-liquefied exceeds a predetermined value, both the redundancy compressor and the main compressor Since it can be driven to process the boil-off gas, it is possible to install a smaller capacity compressor, and by installing a smaller capacity main compressor it is possible to install a smaller capacity redundancy compressor.
  • the installation of smaller main compressors and redundancy compressors solves the ship's space requirements and costs.
  • the first compressor 20 may be a main compressor and the second compressor 22 may be a redundancy compressor.
  • the second stream 102 in which the boil-off gas compressed by the first compressor 20 and the boil-off gas compressed by the second compressor 22 is joined is supplied to the fuel demand destination 80, and the first compressor (
  • the fourth stream 106 in which a part of the second stream 102 in which the boil-off gas compressed by 20 and the boil-off gas compressed by the second compressor 22 joins is branched is supplied to the cold heat recovery unit 10.
  • the third flow 104 in which the other portion of the second stream 102 in which the boil-off gas compressed by the first compressor 20 and the boil-off gas compressed by the second compressor 22 is joined is branched. Supplied to the unit 40.
  • the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment is particularly useful when the compressors 20, 22 compress the boil-off gas to a relatively low pressure.
  • the boil-off gas is compressed to a high pressure of about 100 bar or more by 100 bar or more by a compressor, the boil-off gas undergoing the reliquefaction process along the boil-off gas return line L3 is cooled by the cold heat recovery unit 10; And an expansion process by the first expansion means 50; the re-liquefaction efficiency is relatively excellent even though it passes through only.
  • the reliquefaction efficiency and the amount of reliquefaction may be reduced only by cooling by the cold heat recovery unit 10. .
  • the boil-off gas reliquefaction system of this embodiment since the boil-off gas primarily cooled by the cold heat recovery unit 10 is further cooled by the heat exchanger 40 and then expanded by the first expansion means 50, evaporation The reliquefaction efficiency and amount of reliquefaction of the gas can be improved.
  • the third flow 104 branched off from the second flow 102 may be sent directly to the second expansion means 60, or after passing through the heat exchanger 40, to the second expansion means 60. have.
  • the third flow 104 reduced in pressure and cooled by the second expansion means 60 is supplied to the heat exchanger 40 and used as a refrigerant.
  • the third flow 104 When the third flow 104 is sent to the second expansion means 60 after passing through the heat exchanger 40, the third flow 104 first supplied to the heat exchanger 40 is the second expansion means ( After the pressure reduction and the cooling at 60, it is cooled by heat exchange with the third flow 104 supplied to the heat exchanger 40.
  • the third flow 104 which has passed through the second expansion means 60 and the heat exchanger 40, is again sent upstream of the compressors 20, 22 to join the second flow 102.
  • the fourth flow 106 cooled by heat-exchanging with the first flow 100 in the cold heat recovery unit 10 becomes the fifth flow 108 and is supplied to the heat exchanger 40.
  • the fifth flow 108 supplied to the heat exchanger 40 is cooled by heat exchange with the third flow 104 expanded by the second expansion means 60.
  • the fifth flow 108 cooled by the heat exchanger 40 passes through the first expansion means 50 and is depressurized and cooled to re-liquefy some or all of it.
  • the present embodiment includes the gas-liquid separator 70, the liquefied liquefied natural gas and the evaporated gas remaining in the gaseous state passing through the first expansion means 50 are separated by the gas-liquid separator 70, and the gas-liquid separator The liquefied natural gas separated by 70 is sent to the storage tank 1, and the gaseous evaporated gas separated by the gas-liquid separator 70 is supplied to the cold heat recovery unit 10 again to repeat the above processes. .

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Abstract

저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 시스템이 개시된다. 상기 증발가스 재액화 시스템은, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 일부(이하, 'a 유체'라고 한다.)를 압축시키는 제1 압축기; 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 다른 일부(이하, 'b 유체'라고 한다.)를 압축시키는 제2 압축기; 상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 일부(이하, 'c 유체'라고 한다.)를 팽창시키는 제2 팽창수단; 상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 다른 일부(이하, 'd 유체'라고 한다.)를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에 의해 냉각된 상기 d유체를 팽창시키는 제1 팽창수단;을 포함하고, 상기 열교환기는, 상기 제2 팽창수단에 의해 팽창된 상기 c 유체를 냉매로 상기 d 유체를 열교환시켜 냉각시킨다.

Description

증발가스 재액화 시스템
본 발명은 증발가스를 재액화시키는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 증발가스를 재액화시키는 동시에 증발가스를 압축시켜 증발가스를 연료로 하는 엔진 등에 공급하는 시스템에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제한 후 액화시킨 것으로, 주성분은 메탄이며 상압에서 -163℃에서 액화된다. 에너지의 수요가 증가하고 액화천연가스를 채취 및 운반하는 기술이 발전하면서, 기존에 시장성이 떨어진다고 판단되던 해상의 중소규모 가스전에 대해서도 액화천연가스의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
액화천연가스는 기체 상태일 때에 비해 부피가 약 1/600이 되므로 운반에 적합한데, 액화천연가스는 -163℃ 보다 높은 온도에서 쉽게 증발하므로, 액화천연가스를 운반하기 위해서는 단열 장치가 구비된 저장탱크가 요구된다.
그러나 단열 장치에도 불구하고 외부와 완벽한 단열이 불가하여, 액화천연가스를 저장하는 저장탱크 내부에서는 지속적으로 액화천연가스가 증발하는 현상이 일어나는데, 증발한 액화천연가스를 증발가스(Boil Off Gas, BOG)라고 한다.
증발가스가 저장탱크 내부에 계속 축적되면, 저장탱크 내부의 압력이 증가하여 저장탱크의 안정성이 떨어지고, 해상 환경으로 인한 저장탱크 유동과 맞물려 증발가스의 생성이 가속화될 수 있다. 따라서, 저장탱크 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화시키는 설비가 요구된다.
증발가스를 재액화하기 위한 방법은 크게, 증발가스를 별도의 냉매와 열교환하여 재액화시키는 방법과, 별도의 냉매 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화시키는 방법으로 구분할 수 있는데, 특히, 증발가스 자체를 냉매로 하여 증발가스를 재액화시키는 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.
부분 재액화 시스템은 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기를 포함하는데, 압축기의 용량에 따라 재액화시킬 수 있는 증발가스량이 정해질 수 있다. 따라서, 종래의 부분 재액화 시스템에 의하면, 압축기 용량의 한계로 인해 증발가스의 즉각적인 처리가 불가능한 경우가 발생할 수 있었다.
본 발명은, 기존의 부분 재액화 시스템에 비해 향상된 증발가스 재액화 성능을 발휘할 수 있는, 증발가스 재액화 시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 시스템에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 일부(이하, ‘a 유체’라고 한다.)를 압축시키는 제1 압축기; 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 다른 일부(이하, ‘b 유체’라고 한다.)를 압축시키는 제2 압축기; 상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 일부(이하, ‘c 유체’라고 한다.)를 팽창시키는 제2 팽창수단; 상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 다른 일부(이하, ‘d 유체’라고 한다.)를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에 의해 냉각된 상기 d유체를 팽창시키는 제1 팽창수단;을 포함하고, 상기 열교환기는, 상기 제2 팽창수단에 의해 팽창된 상기 c 유체를 냉매로 상기 d 유체를 열교환시켜 냉각시키는, 증발가스 재액화 시스템이 제공된다.
상기 증발가스 재액화 시스템은, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 상기 d유체를 열교환시켜 냉각시키는 냉열 회수 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 d유체는 상기 냉열 회수 유닛에서 1차로 냉각되고, 상기 열교환기에서 2차로 냉각된 후, 상기 제1 팽창수단에 의해 팽창되어 재액화될 수 있다.
상기 c 유체는 상기 열교환기를 통과한 후 상기 제2 팽창수단으로 공급될 수 있고, 상기 열교환기는, 상기 제2 팽창수단을 통과하기 전의 상기 c 유체, 상기 제2 팽창수단을 통과한 후의 상기 c 유체, 및 상기 d 유체를 열교환시킬 수 있다.
상기 제2 팽창수단 및 상기 열교환기를 통과한 상기 c 유체는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류될 수 있다.
상기 증발가스 재액화 시스템은, 상기 제1 팽창수단을 통과한 상기 d 유체 중, 재액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액 분리기를 더 포함할 수 있고, 상기 기액 분리기에 의해 분리된 액화천연가스는 상기 저장탱크로 보내지고, 상기 기액 분리기에 의해 분리된 증발가스는 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류될 수 있다.
상기 a 유체와 상기 b 유체가 합류된 흐름 중, 상기 c 유체와 상기 d 유체를 제외한 나머지 흐름은 연료 수요처로 보내질 수 있다.
상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기는 증발가스를 10 내지 100 bar로 압축시킬 수 있다.
본 발명의 증발가스 재액화 시스템에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기존의 부분 재액화 시스템(PRS)에 비하여, 냉열회수유닛에 의해 1차로 냉각된 증발가스가, 열교환기에 의한 추가적인 냉각 과정을 거친 후 감압되므로, 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있다. 특히, 별도의 냉매를 이용하는 냉동 사이클을 사용하지 않고도, 남는 증발가스의 대부분 또는 전부의 재액화가 가능하여 경제적이다.
둘째, 병렬로 설치된 두 압축기에 의해 각각 압축된 증발가스를 합류시켜 열교환기의 냉매로 사용하므로, 열교환기에서 냉매로 사용하는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있어, 재액화 효율 및 재액화량을 더욱 증가시킬 수 있다.
셋째, 재액화 효율 및 재액화량을 높이기 위하여 기존에 이미 설치되어 있던 리던던시 압축기를 이용할 수 있으므로, 선내 공간 확보에 기여하고, 추가로 압축기를 설치하는데 드는 비용을 절감할 수 있다.
넷째, 증발가스의 배출량, 선박의 운항 속도에 따른 엔진 부하 등에 따라 냉매 유량 및 냉열 공급의 유동적인 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명될 것이나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 도시한 개략 구성도이다. 본 실시예에서는 액화천연가스가 기화하여 발생하는 증발가스를 예로 들어 설명하나, 본 발명은 액화석유가스(LPG) 등이 기화하여 발생하는 증발가스에도 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템은, 액화천연가스를 저장하는 저장 탱크(1), 저장 탱크(1) 하류에 설치되는 냉열 회수 유닛(10), 및 냉열 회수 유닛(10) 하류에 설치되는 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)를 포함한다.
저장 탱크(1)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 공급라인(L1)을 통해 연료 수요처(80)에 공급된다. 냉열 회수 유닛(10)은 증발가스 공급라인(L1)에 설치되어 저장 탱크(1)에서 배출된 직후의 증발가스로부터 냉열을 회수한다. 냉열 회수 유닛(10)은, 저장 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스를 공급받거나, 저장 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스와 하기에서 설명될 기액 분리기(70)로부터 배출되는 증발가스가 합류된 흐름을 공급받는다.
제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)는 냉열 회수 유닛(10)으로부터 배출되는 증발가스를 압축시킨다. 제1 압축기(20)와 제2 압축기(22)는 병렬로 설치되며, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)는 동일한 성능의 압축기일 수 있다. 또한, 제2 압축기(22)는 제1 압축기(20)의 리던던시(Redundancy) 설계를 만족하기 위한 압축기일 수 있다.
제1 압축기(20)는 증발가스 공급라인(L1) 상에 설치되고, 제2 압축기(22)는 리던던시 라인(L2) 상에 설치된다. 리던던시 라인(L2)은, 제1 압축기(20) 상류의 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기하여 제1 압축기(20) 하류의 증발가스 공급라인(L1)에 연결된다.
한편, 도 1에서는 압축기가 2개인 경우를 도시하였지만 이는 예시일 뿐이며, 압축기는 3개 이상이 병렬로 설치될 수도 있다. 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)는 각각 증발가스를 10 내지 100 bar로 압축할 수 있다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 제1 압축기(20)의 하류의 증발가스 공급라인(L1) 상에 설치되는 제1 냉각기(30); 및 제2 압축기(22)의 하류의 리던던시 라인(L2) 상에 설치되는 제2 냉각기(32);를 포함할 수 있다. 제1 냉각기(30)는 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키고, 제2 냉각기(32)는 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스를 냉각시킨다. 제1 냉각기(30) 및 제2 냉각기(32)는, 외부로부터 유입된 해수, 청수 또는 공기와의 열교환에 의해 증발가스를 냉각시킬 수 있다.
제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)는 각각 다단 압축기일 수 있다. 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)가 다단 압축기일 경우, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22) 내부에는 각각, 다수개의 압축실린더가 직렬로 설치될 수 있고, 다수개의 압축실린더 후단에는 각각 냉각기가 설치되어, 다수개의 압축실린더와 다수개의 냉각기가 교대로 설치될 수 있다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은 제1 팽창수단(50)을 포함한다. 제1 팽창수단(50)은, 열교환기(40) 하류에 설치되어 열교환기(40)에 의해 냉각된 증발가스를 팽창시킨다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은 기액 분리기(70)를 포함할 수 있다. 기액 분리기(70)는, 제1 팽창수단(50) 하류에 설치되어, 제1 팽창수단(50)에 의해 팽창되며 재액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리한다.
제1 팽창수단(50)은 증발가스를 팽창시킬 수 있는 모든 수단을 포함하며, 일례로 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브, 또는 팽창기일 수 있다.
제1 팽창수단(50) 및 기액 분리기(70)는 증발가스 복귀라인(L3)에 설치된다. 증발가스 복귀라인(L3)은, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22) 하류의 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기하여, 냉열 회수 유닛(10), 열교환기(40), 및 제1 팽창수단(50)을 순차로 지나 저장 탱크(1)까지 연결된다.
제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름 중 일부는, 증발가스 복귀라인(L3)을 따라 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되고, 증발가스 복귀라인(L3)을 따라 냉열 회수 유닛(10)으로 공급된 증발가스는, 저장 탱크(1)로부터 배출되어 증발가스 공급라인(L1)을 따라 냉열 회수 유닛(10)으로 공급된 증발가스와 열교환되어 냉각된다.
본 실시예가 기액 분리기(70)를 포함하는 경우, 기액 분리기(70)에 의해 분리된 액화천연가스는 증발가스 복귀라인(L3)을 따라 저장 탱크(1)로 복귀하고, 기액 분리기(70)에 의해 분리된 기체상태의 증발가스는 기체 혼합라인(L4)을 따라 냉열 회수 유닛(10)으로 공급된다. 기체 혼합라인(L4)을 따라 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 증발가스는, 저장탱크(1)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 냉열 회수 유닛(10)에서 냉매로 사용된다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 열교환기(40) 및 제2 팽창수단(60)을 포함한다. 열교환기(40)는, 제1 압축기(20)와 제2 압축기(22)의 하류; 및 제1 팽창수단(50)의 상류;에 설치되어, 증발가스 복귀라인(L3)을 따라 냉열 회수 유닛(10)을 통과하면서 1차적으로 냉각된 증발가스를 추가로 냉각시킨다. 열교환기(40)에서 증발가스를 추가적으로 냉각시키기 위하여, 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름이, 재순환 라인(L5)을 따라 열교환기(40)에 공급되어 냉매로 사용된다.
재순환 라인(L5)은, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22) 하류의 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기하여, 제2 팽창수단(60) 및 열교환기(40)를 지나, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22) 상류의 증발가스 공급라인(L1)에 연결된다.
재순환 라인(L5)에는 제2 팽창수단(60)이 설치된다. 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름 중 일부는, 재순환 라인(L5)을 따라 제2 팽창수단(60)으로 공급되고 제2 팽창수단(60)에 의해 감압되어 온도가 낮아진다.
제2 팽창수단(60)에 의해 온도가 낮아진 증발가스는 열교환기(40)로 공급되어, 냉열 회수 유닛(10)을 통과한 후 증발가스 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(40)로 공급되는 유체; 및 제2 팽창수단(60)으로 공급되기 전에 재순환 라인(L5)을 따라 증발가스 열교환기(40)로 공급되는 유체; 중 하나 이상을 열교환시켜 냉각시키는 냉매로 사용된다.
즉, 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름 중 일부는, 재순환 라인(L5)을 따라, 1차로 열교환기(40)에서 열교환되고 제2 팽창수단(60)에 의해 팽창된 후 다시 열교환기(40)로 보내져 2차로 열교환될 수 있다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름 중 일부를 공급받아 연료로 사용하는 연료 수요처(80)를 포함한다. 연료 수요처(80)는 증발가스를 연료로 구동되는 엔진, 발전기 등일 수 있고, 특히 본 실시예의 연료 수요처(80)는 대략 16 bar 내외 압력의 천연가스를 연료로 사용하는 X-DF엔진일 수 있다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템의 작용을 용이하게 설명하기 위해 유체의 주요 흐름을 정의한다. 이하, 저장 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스, 또는 저장탱크(1)로부터 배출되는 증발가스와 기액 분리기(70)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스가 합류된 흐름을 제1 흐름(100)이라고 하고, 제1 흐름(100)이 냉열 회수 유닛(10)을 통과한 후 둘로 분기하여 제1 압축기(20) 또는 제2 압축기(22)로 공급된 후에 다시 합류되어 연료 수요처(80)로 공급되는 흐름을 제2 흐름(102)이라고 하고, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)의 하류에서 제2 흐름(102)으로부터 분기하여 열교환기(40)로 공급되는 흐름을 제3 흐름(104)이라고 하고, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)의 하류에서 제2 흐름(102)으로부터 분기하여 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 흐름을 제4 흐름(106)이라고 하고, 제4 흐름(106)이 냉열 회수 유닛(10)을 통과한 후 열교환기(40)로 공급되는 흐름을 제5 흐름(108)이라고 한다. 제1 흐름(100)은 냉열 회수 유닛(10)을 통과하면서 제2 흐름(102)이 되고, 제4 흐름(106)은 냉열 회수 유닛(10)을 통과하면서 제5 흐름(108)이 된다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 각 라인을 흐르는 액체 또는 기체 상태인 유체의 유량을 제어하는 다수개의 밸브를 포함한다. 제1 압축기(20) 상류의 증발가스 공급라인(L1) 상에, 제2 압축기(22) 상류의 리던던시 라인(L2) 상에, 제1 압축기(20) 하류(본 실시예가 제1 냉각기(30)를 포함하는 경우 제1 냉각기(30) 하류)의 증발가스 공급라인(L1) 상에, 제2 압축기(22) 하류(본 실시예가 제2 냉각기(32)를 포함하는 경우 제2 냉각기(32) 하류)의 리던던시 라인(L2) 상에, 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기되어 열교환기(40)로 연결되는 재순환 라인(L5) 상에, 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기되어 냉열 회수 유닛(10)으로 연결되는 증발가스 복귀라인(L3) 상에, 기액 분리기(70)에 의해 분리된 액화천연가스가 저장탱크(1)로 보내지는 증발가스 복귀라인(L3) 상에, 기액 분리기(70)에 의해 분리된 기체상태의 천연가스가 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 기체 혼합라인(L4) 상에 각각 밸브가 설치될 수 있다.
본 실시예의 밸브들은 저장 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스의 배출량, 또는 연료 수요처(80)에서 필요로 하는 증발가스 공급량 등의 조건과 상황에 따라, 액체 또는 기체 상태인 유체의 유량을 제어한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템의 작용을 설명한다.
저장 탱크(1) 내부에서 생성된 증발가스는, 저장 탱크(1)로부터 배출되어 냉열 회수 유닛(10)으로 공급된다. 저장 탱크(1)로부터 배출된 증발가스는, 기액 분리기(70)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스와 합류되어 제1 흐름(100)을 형성할 수 있다.
한편, 냉열 회수 유닛(10)은 제1 흐름(100)이 갖고 있는 냉열을 회수하여 다른 증발가스를 냉각시키는 역할을 한다. 냉열 회수 유닛(10)은 제1 흐름(100)이 갖고 있는 냉열을 회수하여, 그 냉열을 압축기(20, 22)를 통과하면서 가압된 제2 흐름(102) 중 냉열 회수 유닛(10)으로 다시 공급되는 흐름, 즉, 제4 흐름(106)에 전달한다. 냉열 회수 유닛(10)에서는 제1 흐름(100)과 제4 흐름(106) 간의 열교환이 일어나게 되어, 제1 흐름(100)은 가열되고 제4 흐름(106)은 냉각된다. 냉열 회수 유닛(10)에 의해 가열된 제1 흐름(100)은 제2 흐름(102)이 되고, 냉열 회수 유닛(10)에 의해 냉각된 제4 흐름(106)은 제5 흐름(108)이 된다.
냉열 회수 유닛(10)을 통과한 제2 흐름(102)은 둘로 분기하여 제1 압축기(20) 또는 제2 압축기(22)로 공급된다. 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)가 증발가스를 압축시키는 압력은, 연료 수요처(80)에서 요구하는 압력에 따라 달라질 수 있다. 일례로 연료 수요처(80)가 선박 추진용 엔진이고 요구되는 증발가스의 압력이 10 내지 100 bar인 경우, 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)는 각각 증발가스를 10 내지 100 bar로 압축시킬 수 있다.
한편, 저장 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스의 양에 따라 재액화에 필요한 냉열의 양이 변하거나, 연료 수요처(80)에서 요구되는 증발가스의 양이 변하는 경우, 그에 맞춰 다수개의 압축기(20, 22) 중 일부만이 가동되거나 전부가 가동될 수 있다.
예를 들어, 재액화되어야 하는 증발가스의 양과 연료 수요처(80)에 공급되어야 하는 증발가스의 양을 고려하였을 때, 다수개의 압축기(20, 22) 중 일부만 가동해도 처리가 가능하면, 압축기(20, 22) 상류와 하류에 설치된 밸브들을 개폐 조작하여, 다수개의 압축기(20, 22) 중 일부에만 증발가스가 공급되도록 한다.
그러나, 재액화되어야 하는 증발가스의 양과 연료 수요처(80)에 공급되어야 하는 증발가스의 양을 고려하였을 때, 모든 압축기(20, 22)를 가동하여야 처리가 가능하다면, 압축기(20, 22) 상류와 하류에 설치된 밸브를 모두 개방하여 다수개의 압축기(20, 22) 모두에 증발가스가 공급되도록 한다.
모든 압축기(20, 22)를 구동하는 경우, 다수개의 압축기(20, 22) 중 일부만 구동하는 경우에 비해 증발가스 재액화에 필요한 냉열을 추가적으로 공급할 수 있어, 재액화 효율 및 재액화량이 증가하는 효과가 있다.
본 실시예 다수개의 압축기 중 일부는 리던던시(Redundancy)를 위한 압축기일 수 있다. 일례로, 본 실시예가 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 압축기(20, 22)를 포함하는 경우, 두 대의 압축기 중 어느 하나는 리던던시를 위한 압축기일 수 있다.
리던던시 압축기는, 주(Main) 압축기가 고장나는 경우를 대비하여 설치하는 압축기인데, 선박 규정 상 필수적으로 설치해야 하는 경우가 일반적이다. 리던던시 압축기는 주압축기를 대신할 수 있어야 하므로, 주압축기와 동일한 사양을 가지는 경우가 대부분이다.
그런데, 리던던시 압축기는 주압축기가 고장나는 비상시가 아니면 대부분 작동하지 않으므로, 리던던시 압축기의 설치 비용이나 리던던시 압축기가 차지하는 선박의 공간을 고려했을 때, 비효율적인 측면이 있었다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템이 다수개의 압축기의 일부를 리던던시 압축기로 구성하는 경우, 종래에 필수적으로 설치되어야 하면서도 거의 사용하지 않던 리던던시 압축기를 활용할 수 있다는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 본 실시예의 증발가스 재액화 시스템에 의하면 종래에 비해 압축기의 용량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
저장탱크 내부에서 발생되는 증발가스의 양은, 저장탱크 내부의 액화천연가스의 양이 많을수록 증가한다. 따라서, 선박이 액화천연가스 생산지로 향하는 동안에는 저장탱크가 거의 비어 있으므로 증발가스의 발생량이 적고, 선박이 생산지에서 액화천연가스를 싣고 소비지로 향하는 동안에는 저장탱크가 거의 가득 차 있으므로 증발가스의 발생량이 많다.
또한, 선박의 운항 속도가 빠르면 엔진에서 요구하는 연료의 양도 증가하므로 증발가스의 소비가 빨라지고, 선박의 운항 속도가 느려지면 엔진에서 요구하는 연료의 양도 감소하므로 증발가스의 소비가 느려진다.
즉, 저장탱크 내부의 액화천연가스의 양과 선박의 운항 속도 등에 따라 재액화시켜야 할 증발가스의 양이 달라지는데, 증발가스 재액화 시스템을 구성할 때에는, 증발가스 발생량이 가장 많고 증발가스의 소비가 가장 적은 경우에도, 즉, 재액화시켜야 할 증발가스가 가장 많은 경우에도 감당할 수 있도록 주압축기의 용량을 설정하고, 주압축기의 용량에 따라 리던던시 압축기의 용량을 설정하게 된다.
그런데, 본 실시예의 증발가스 재액화 시스템에 의하면, 종래와 달리, 주압축기가 모든 증발가스를 처리하는 것이 아니라, 재액화시켜야 할 증발가스의 양이 정해진 수치를 초과하면 리던던시 압축기와 주압축기를 모두 구동시켜 증발가스를 처리할 수 있으므로, 더 작은 용량의 압축기를 설치할 수 있고, 더 작은 용량의 주압축기를 설치함에 따라 더 작은 용량의 리던던시 압축기를 설치할 수 있게 된다. 더 작은 용량의 주압축기와 리던던시 압축기를 설치하게 되면, 선박의 공간 확보 및 비용 문제를 해결할 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 압축기(20)가 주압축기, 제2 압축기(22)가 리던던시 압축기일 수 있다.
한편, 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 제2 흐름(102)은 연료 수요처(80)로 공급되고, 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 제2 흐름(102) 중 일부가 분기된 제4 흐름(106)은 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되며, 제1 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스와 제2 압축기(22)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 제2 흐름(102) 중 다른 일부가 분기된 제3 흐름(104)은 열교환기(40)로 공급된다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 압축기(20, 22)가 증발가스를 비교적 저압으로 압축시킬 때 특히 유용하다. 증발가스를 압축기에 의해 100 bar 내외 또는 100 bar 이상의 고압으로 압축시키는 경우에는, 증발가스 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스가, 냉열 회수 유닛(10)에 의한 냉각; 및 제1 팽창수단(50)에 의한 팽창 과정;만을 거치더라도 비교적 재액화 효율이 우수하다. 그러나, 증발가스를 압축기에 의해 100 bar 이하의 저압으로 압축시키는 경우, 특히 10 bar에 가까운 저압으로 압축시키는 경우에는, 냉열 회수 유닛(10)에 의한 냉각만으로는 재액화 효율 및 재액화량이 떨어질 수 있다.
본 실시예의 증발가스 재액화 시스템에 의하면, 냉열 회수 유닛(10)에 의해 1차로 냉각된 증발가스를 열교환기(40)에 의해 추가적으로 냉각시킨 후 제1 팽창수단(50)에 의해 팽창시키므로, 증발가스의 재액화 효율 및 재액화량을 향상시킬 수 있다.
제2 흐름(102)으로부터 일부 분기된 제3 흐름(104)은, 바로 제2 팽창수단(60)으로 보내질 수도 있고, 열교환기(40)를 통과한 후 제2 팽창수단(60)으로 보내질 수도 있다. 제2 팽창수단(60)에 의해 감압 및 냉각된 제3 흐름(104)은 열교환기(40)로 공급되어 냉매로 사용된다.
제3 흐름(104)이 열교환기(40)를 통과한 후 제2 팽창수단(60)으로 보내지는 경우, 열교환기(40)에 처음 공급되는 제3 흐름(104)은, 제2 팽창수단(60)에서 감압 및 냉각된 후 다시 열교환기(40)로 공급되는 제3 흐름(104)과 열교환하여 냉각된다. 제2 팽창수단(60) 및 열교환기(40)를 통과한 제3 흐름(104)은 다시 압축기(20, 22) 상류로 보내져 제2 흐름(102)과 합류된다.
냉열 회수 유닛(10)에서 제1 흐름(100)과 열교환하여 냉각된 제4 흐름(106)은, 제5 흐름(108)이 되어 열교환기(40)로 공급된다. 열교환기(40)로 공급된 제5 흐름(108)은, 제2 팽창수단(60)에 의해 팽창된 제3 흐름(104)과 열교환하여 냉각된다.
열교환기(40)에 의해 냉각된 제5 흐름(108)은 제1 팽창수단(50)을 통과하며 감압 및 냉각되어, 일부 또는 전부가 재액화된다. 본 실시예가 기액 분리기(70)를 포함하는 경우, 제1 팽창수단(50)을 통과하며 재액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 증발가스는 기액 분리기(70)에 의해 분리되고, 기액 분리기(70)에 의해 분리된 액화천연가스는 저장 탱크(1)로 보내지고, 기액 분리기(70)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스는 다시 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되어 상기 과정들을 반복한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

Claims (9)

  1. 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 시스템에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 일부(이하, ‘a 유체’라고 한다.)를 압축시키는 제1 압축기;
    상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 다른 일부(이하, ‘b 유체’라고 한다.)를 압축시키는 제2 압축기;
    상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 일부(이하, ‘c 유체’라고 한다.)를 팽창시키는 제2 팽창수단;
    상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 다른 일부(이하, ‘d 유체’라고 한다.)를 냉각시키는 열교환기; 및
    상기 열교환기에 의해 냉각된 상기 d유체를 팽창시키는 제1 팽창수단;을 포함하고,
    상기 열교환기는, 상기 제2 팽창수단에 의해 팽창된 상기 c 유체를 냉매로 상기 d 유체를 열교환시켜 냉각시키는, 증발가스 재액화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 상기 d유체를 열교환시켜 냉각시키는 냉열 회수 유닛을 더 포함하는, 증발가스 재액화 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 d유체는 상기 냉열 회수 유닛에서 1차로 냉각되고, 상기 열교환기에서 2차로 냉각된 후, 상기 제1 팽창수단에 의해 팽창되어 재액화되는, 증발가스 재액화 시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 c 유체는 상기 열교환기를 통과한 후 상기 제2 팽창수단으로 공급되고,
    상기 열교환기는, 상기 제2 팽창수단을 통과하기 전의 상기 c 유체, 상기 제2 팽창수단을 통과한 후의 상기 c 유체, 및 상기 d 유체를 열교환시키는, 증발가스 재액화 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 팽창수단 및 상기 열교환기를 통과한 상기 c 유체는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되는, 증발가스 재액화 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 팽창수단 및 상기 열교환기를 통과한 상기 c 유체는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되는, 증발가스 재액화 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 팽창수단을 통과한 상기 d 유체 중, 재액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액 분리기를 더 포함하고,
    상기 기액 분리기에 의해 분리된 액화천연가스는 상기 저장탱크로 보내지고,
    상기 기액 분리기에 의해 분리된 증발가스는 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되는, 증발가스 재액화 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 a 유체와 상기 b 유체가 합류된 흐름 중, 상기 c 유체와 상기 d 유체를 제외한 나머지 흐름은 연료 수요처로 보내지는, 증발가스 재액화 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기는 증발가스를 10 내지 100 bar로 압축시키는, 증발가스 재액화 시스템.
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